CN116498421A - 后处理系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种后处理系统及车辆，后处理系统包括在排气方向顺次连通布置的前置处理总成及后置处理总成。前置处理总成包括在排气方向上顺次连通布置的管路混合器及前置SCR单元，管路混合器能够接收排气并向排气中混入NH3。后置处理总成包括串联连通布置的DOC单元、DPF单元、导流混合单元以及后置SCR单元，导流混合单元能够向其内流经的排气中混入NH3。上述后处理系统，除了后置处理总成外，还具有更为靠近发动机的前置处理总成，增加前置SCR单元能够强化对发动机的排气处理的效果，使其能够满足更高的标准。另一方面，由于前置SCR单元处理更加靠近发动机，能够更快地达到工作温度，对排气进行处理，有效提高对冷启动排放的控制。
Description
技术领域
本申请涉及汽车尾气处理技术领域，特别是涉及一种后处理系统及车辆。
背景技术
随着汽车尾气的排放法规的日趋严格，氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)、颗粒数量(PN)的限制进一步降低。
相关技术中，商用车中通过后处理系统进行尾气处理，处理程序通常包括DOC(Diesel Oxidation Catalyst，柴油氧化催化)处理、DPF(Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器)过滤、SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)，尾气通过处理后方可排放。然而，这样的尾气处理仍然不够充分，且低温冷启动区间的排放控制较为宽松，难以胜任更高标准。
发明内容
基于此，有必要针对上述的问题，提供一种能够强化对发动机的排气处理的效果与冷启动排放控制的后处理系统及车辆。
一种后处理系统，包括在排气方向顺次连通布置的前置处理总成及后置处理总成；
所述前置处理总成，包括在所述排气方向上顺次连通布置的管路混合器及前置SCR单元，所述管路混合器能够接收排气并向所述排气中混入NH3；
后置处理总成，包括串联连通布置的DOC单元、DPF单元、导流混合单元以及后置SCR单元，所述导流混合单元能够向其内流经的所述排气中混入NH3。
上述后处理系统，除了后置处理总成外，还具有更为靠近发动机的前置处理总成，增加前置SCR单元能够强化对发动机的排气处理的效果，使其能够满足更高的标准。另一方面，由于前置SCR单元处理更加靠近发动机，能够更快地达到工作温度，对排气进行处理，有效提高对冷启动排放的控制。
在其中一个实施例中，所述管路混合器包括管体及第一喷嘴，所述第一喷嘴安装于所述管体，并能够朝向所述管体内喷射反应物水溶液，所述反应物水溶液能够产生NH3。
在其中一个实施例中，所述导流混合单元包括主体及第二喷嘴，所述第二喷嘴安装于所述主体，并能够朝向所述主体内喷射反应物水溶液，所述反应物水溶液能够产生NH3。
在其中一个实施例中，所述后处理系统还包括第一连通管总成，所述前置处理总成与所述后置处理总成间隔布置并通过所述第一连通管总成连通。
在其中一个实施例中，所述后处理系统还包括第二连通管总成，所述管路混合器与所述前置SCR单元通过所述第二连通管总成连通。
在其中一个实施例中，所述第一连通管总成及所述第二连通管总成中至少一者为复合波纹管总成，所述复合波纹管总成包括外部波纹管及内部伸缩软管，所述内部伸缩软管套设于所述外部波纹管内，并在自身内部形成供所述排气流过的连通流道。
在其中一个实施例中，所述前置SCR单元在其SCR载体的尾端涂覆有ASC。
在其中一个实施例中，所述DOC单元、所述DPF单元、所述导流混合单元以及所述后置SCR单元在所述排气方向上顺次串联连通，所述DPF单元可拆卸地安装于所述DOC单元与所述导流混合单元之间。
一种车辆，包括上述的后处理系统。
在其中一个实施例中，所述车辆还包括发动机舱、驾驶室以及底盘，所述前置处理总成安装于所述发动机舱内或所述驾驶室的下部，所述后置处理总成安装于所述底盘。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请一实施例中后处理系统的结构示意图。
图2为图1所示的后处理系统的主视图。
图3为图1所示的后处理系统的侧视图。
附图标记说明：100、后处理系统；10、前置处理总成；11、管路混合器；13、前置SCR单元；30、后置处理总成；31、DOC单元；33、DPF单元；35、导流混合单元；37、后置SCR单元；51、第一连通管总成；53、第二连通管总成；70、出气单元。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1至图3，本申请一实施例提供了一种后处理系统100，包括在排气方向顺次连通布置的前置处理总成10及后置处理总成30。前置处理总成10包括在排气方向上顺次连通布置的管路混合器11及前置SCR单元13，管路混合器11能够接收排气并向排气中混入NH3。后置处理总成30包括串联连通布置的DOC单元31、DPF单元33、导流混合单元35以及后置SCR单元37，导流混合单元35能够向其内流经的排气中混入NH3。
后处理系统100，用于接收车辆中发动机的排气，使排气沿排气方向在其内流动并经其处理后排出。可以理解地，前置处理总成10与后置处理总成30在排气方向上顺次布置，也就是前置处理总成10位于后置处理总成30的上游，发动机的排气先经前置处理总成10处理后在流向后置处理总成30经其处理。前述的NH3可具体指氨气，前置处理总成10对排气的处理过程具体包括向排气中混入氨气，再在前置SCR单元13内进行SCR处理。前置处理总成10可安装于发动机舱内或驾驶室的下部，管路混合器11与发动机的排气口紧耦连通。
后置处理总成30中DOC单元31、DPF单元33、导流混合单元35以及后置SCR单元37可以顺次串联连通，彼此之间为可拆卸连接，并可以根据所采用的不同技术路线调整连接顺序。可以理解地，导流混合单元35应当位于后置SCR单元37在排气方向上的上游，以便先向排气中混入氨气，再在后置SCR单元37内进行SCR处理。后置处理总成30可安装于底盘上，具体可位于车架的侧面。
上述后处理系统100，除了后置处理总成30外，还具有更为靠近发动机的前置处理总成10，增加前置SCR单元13能够强化对发动机的排气处理的效果，使其能够满足更高的标准。另一方面，由于前置SCR单元13处理更加靠近发动机，能够更快地达到工作温度，对排气进行处理，有效提高对冷启动排放的控制。此外，后处理系统100还具备DOC单元31、DPF单元33，因此，后处理系统100能够同时实现降低PM、PN以及NOx的排放。
可以理解地，为实现其正常功能，前置SCR单元13及后置SCR单元37均可包括SCR外壳、安装于SCR外壳内的SCR载体以及氮氧传感器。前置SCR单元13及后置SCR单元37大体呈圆柱状，其内SCR载体可为陶瓷材质的圆柱状结构，并通过衬垫固定在SCR外壳上。排气与氨气混合后，在流经前置SCR单元13或后置SCR单元37，会流经其内的SCR载体，并在其上发生选择催化还原反应，将一部分或全部的NOx分解成N2和H2O。
DOC单元31包括DOC外壳、安装于DOC外壳内的DOC载体。DOC单元31大体呈圆柱状，其内DOC载体可为陶瓷材质的圆柱状结构，并通过衬垫固定在DOC外壳上。DOC外壳在排气方向的前端构造有第一安装座，第一安装座用于安装温度传感器。
DPF单元33包括DPF外壳、安装于DPF外壳内的DPF载体。DPF单元33大体呈圆柱状，其内DPF载体可为陶瓷材质的圆柱状结构，并通过衬垫固定在DPF外壳上。
进一步地，前置SCR单元13在其SCR载体的尾端涂覆有ASC(Ammonia SlipCatalyst，氨气逃逸催化剂)。
ASC能够将未参与反应的氨气催化氧化为N2和H2O，涂覆有ASC的SCR载体同时具备SCR及ASC的功能。有利于前置SCR单元13的总体长度，同时氧化多余的NH3，以便在前置处理总成10处理后的排气继续在后置处理总成30中处理。
可以理解地，后置SCR单元37也在其SCR载体尾端涂覆有ASC，达到与前置SCR单元13的SCR载体尾端涂覆ASC类似的效果，将未参与反应的氨气催化氧化为N2和H2O，以便后续对排气进行最终的排放。
下面以后置处理总成30中DOC单元31、DPF单元33、导流混合单元35以及后置SCR单元37在排气方向上顺次串联连通为例，对一实施例中后处理系统100对排气的进行处理过程进行简单阐述：
发动机由排气口排出排气，排气进入到管路混合器11中混入氨气，进而进入前置SCR单元13中，在前置SCR单元13中SCR载体上发生选择催化还原反应，并在达到SCR载体的尾端时，其混有的尚未参与反应的氨气被ASC催化氧化为N2和H2O。排气继续流动至DOC单元31，经由DOC单元31氧化排气中的HC。而后，排气通过DPF单元33并过滤排气中的颗粒物，降低颗粒物数量、质量以达到颗粒物限值要求。在此之后，排气由导流混合单元35进入后置SCR单元37中。其中，导流混合单元35向流经的排气重新混入氨气。再次混合氨气的排气在后置SCR单元37中SCR载体上发生选择催化还原反应，并在达到SCR载体的尾端时，其混有的尚未参与反应的氨气同样被ASC催化氧化为N2和H2O。最后，依次经过前置处理总成10及后置处理总成30处理的排气即可经过排气管进行排放。
在一些实施例中，DOC单元31、DPF单元33、导流混合单元35以及后置SCR单元37在排气方向上顺次串联连通，DPF单元33可拆卸地安装于DOC单元31与导流混合单元35之间。
DPF单元33可通过两个V型卡箍分别与DOC单元31及导流混合单元35可拆卸地连接。此外，DPF外壳在排气方向上的前端还可构造有第二安装座及第三安装座，第二安装座及第三安装座分别用于安装温度传感器和压差传感器。
DPF单元33可拆卸地安装，以便其能够取下进行清灰维护。DPF单元33可以定期进行拆卸清灰维护，也可以在安装于DPF单元33前端的温度传感器和/或压差传感器测量数据异常的情况下，进行拆卸清灰维护。
在一些实施例中，后处理系统100还包括第一连通管总成51，前置处理总成10与后置处理总成30间隔布置并通过第一连通管总成51连通。
前置处理总成10与后置处理总成30间隔布置而可以安装于车辆的不同位置，再通过第一连通管总成51连通即可。
前置处理总成10与后置处理总成30间隔的设置形式能够使前置处理总成10与后置处理总成30分置安装。由于后处理系统100在增强处理能力的同时，其体积也可能会相应地增大，此时分置设置并安装的方式能够让降低后处理系统100的安装要求，也能更大限度利用了车辆有限的布置空间。
进一步地，后处理系统100还包括第二连通管总成53，管路混合器11与前置SCR单元13通过第二连通管总成53连通。
管路混合器11与前置SCR单元13通过第二连通管总成53连通，并可通过第二连通管总成53的走向来适应不同的布置位置
具体地，管路混合器11除经过第二连通管总成53与前置SCR单元13连通外，其还与在排气方向上处于更上游的车辆的增压器或者排温管理阀，以接收来自于增压器或者排温管理阀的排气。其中，管路混合器11与增压器或者排温管理阀连接方式可为法兰连接，并以垫片及卡环进行密封紧固。
更进一步地，第一连通管总成51及第二连通管总成53中至少一者为复合波纹管总成，复合波纹管总成包括外部波纹管及内部伸缩软管，内部伸缩软管套设于外部波纹管内，并在自身内部形成供排气流过的流道。
复合波纹管总成的两端为法兰结构，并通过法兰结构与其它部件连接，通过垫片及卡环密封及紧固。复合波纹管总成能够起传输气体、衰减振动的作用。
在一具体实施例中，第一连通管总成51及第二连通管总成53均为复合波纹管总成。
在一些实施例中，管路混合器11包括管体及第一喷嘴，第一喷嘴安装于管体，并能够朝向管体内喷射反应物水溶液，反应物水溶液能够产生NH3。
反应物水溶液可为尿素水溶液，尿素水溶液能够水解产生氨气，以供用与流经管路混合器11的排气混合，以在前置SCR单元13中进行SCR反应。
管路混合器11还包括设于管体内的第一混合器，第一混合器焊接于管体内，并构造有第一喷嘴座，第一喷嘴通过第一喷嘴座安装于第一混合器上，并朝第一混合器内喷射尿素水溶液。尿素水溶液在第一混合器内充分水解产生氨气，并与流经第一混合器中的排气混合后，流向第二连通管总成53中。此外，管路混合器11还可安装有氮氧传感器。
在一些实施例中，导流混合单元35包括主体及第二喷嘴，第二喷嘴安装于主体，并能够朝向主体内喷射反应物水溶液，反应物水溶液能够产生NH3。
反应物水溶液水解产生氨气，以供用与流经导流混合单元35的排气混合，以在后置SCR单元37中进行SCR反应。
主体由内层壳及位于内层壳外的外层壳构成的双层结构。导流混合单元35还可包括第二混合器，第二混合器焊接于主体内，并构造有第二喷嘴座，第二喷嘴通过第二喷嘴座安装于第二混合器上，并朝第二混合器内喷射尿素水溶液。尿素水溶液在第二混合器内充分水解产生氨气，并与流经第二混合器中的排气混合后，流向后置SCR单元37。双层结构的主体具备良好的保温及消声性能。
此外，主体上可构造有第四安装座及第五安装座，第四安装座及第五安装座分别用于安装温度传感器和压差传感器。
在一些实施例中，后处理系统100还包括出气单元70，出气单元70在排气方向上连通于后置处理总成30的下游，用于将排气排出后处理系统100。出气单元70可具体连通排气管，并通过排气管进行排气的排放。出气单元70可包括多孔管，并通过法兰连接后置SCR单元37。
在一些实施例中，DOC单元31与DPF单元33同轴设置，后置SCR单元37与DOC单元31及DPF单元33的轴线平行且相异，导流混合单元35设置于DOC单元31及SCR单元的一端，并分别与两者连通。如此，整个后置处理总成30的结构能够更为紧凑，有助于降低安装要求，节约车辆空间。
上述后处理系统100，用于处理发动机由排气口排出的排气。排气进入到管路混合器11中，第一喷嘴向管体内喷射尿素水溶液，尿素水溶液水解产生氨气以混入管体内的排气中。而后，排气沿排气方向由作为第二连通管总成53的复合波纹管总成的充分混合并导向位于发动机舱内的前置SCR单元13中。混合有氨气的排气在前置SCR单元13中SCR载体上发生选择催化还原反应，并继续沿排气方向流动至SCR载体的尾端，其混有的尚未参与反应的氨气被ASC催化氧化为N2和H2O。
经过前置处理总成10处理的排气，继续沿排气方向由作为第一连通管总成51的复合波纹管总成的充分混合并导向位于底盘的后置处理总成30。其中，DOC单元31先接收排气，经由DOC单元31调整NO/NO2比例，满足颗粒物进入DPF单元33中进行被动再生及后续选择催化还原反应的要求，同时DOC单元31氧化排气中的HC，并提升排气温度以便于DPF单元33中的颗粒物进行主动再生。通过DOC单元31整流作用，排气将均匀通过DPF单元33并过滤排气中的颗粒物，降低颗粒物数量、质量以达到颗粒物限值要求，并将过滤下来的颗粒物储存在DPF单元33中，进行被动再生或在特定工况下DPF单元33进行主动再生除去。排气通过DPF单元33后将通过导流混合单元35进入后置SCR单元37中。其中，第二喷嘴会向导流混合单元35的主体内喷射尿素混合液，尿素水溶液水解产生氨气以混入流经主体的排气中。混合有氨气的排气在后置SCR单元37中SCR载体上发生选择催化还原反应，并继续沿排气方向流动至SCR载体的尾端，其混有的尚未参与反应的氨气同样被ASC催化氧化为N2和H2O。最后，依次经过前置处理总成10及后置处理总成30处理的排气即可经过排气管进行排放。
后处理系统100集成有多个处理单元，可同时实现降低PM、PN、NOx排放及发动机噪声的，使车辆的后处理能力能够满足更高标准的要求。将前置处理总成10和后置处理总成30分置布置，以更好地满足安装要求，充分利用车辆空间，并能够同样适用于双前轴车的车型，一轴二轴之间空间紧凑的情况。
本申请还提供了一种车辆，包括上述的后处理系统100。
为实现其正常功能，车辆还包括发动机舱、驾驶室、底盘、车桥等，在此不再赘述。
进一步地，后处理系统100的前置处理总成10安装于发动机舱内或驾驶室的下部，后置处理总成30安装于底盘。
一方面来讲，前置处理器置于发动机舱内，能够更快地提高温度，以满足工作要求，尽快地进行处理工作，尤其有利于提高后处理系统100的冷启动处理能力。另一方面，由于后处理系统100在增强处理能力的同时，其体积也可能会相应地增大，此时分置设置并安装的方式能够让降低后处理系统100的安装要求，也能更大限度利用了车辆有限的布置空间。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种后处理系统，其特征在于，所述后处理系统包括在排气方向顺次连通布置的前置处理总成(10)及后置处理总成(30)；
所述前置处理总成(10)，包括在所述排气方向上顺次连通布置的管路混合器(11)及前置SCR单元(13)，所述管路混合器(11)能够接收排气并向所述排气中混入NH3；
后置处理总成(30)，包括串联连通布置的DOC单元(31)、DPF单元(33)、导流混合单元(35)以及后置SCR单元(37)，所述导流混合单元(35)能够向其内流经的所述排气中混入NH3。
2.根据权利要求1所述的后处理系统，其特征在于，所述管路混合器(11)包括管体及第一喷嘴，所述第一喷嘴安装于所述管体，并能够朝向所述管体内喷射反应物水溶液，所述反应物水溶液能够产生NH3。
3.根据权利要求1所述的后处理系统，其特征在于，所述导流混合单元(35)包括主体及第二喷嘴，所述第二喷嘴安装于所述主体，并能够朝向所述主体内喷射反应物水溶液，所述反应物水溶液能够产生NH3。
4.根据权利要求1所述的后处理系统，其特征在于，所述后处理系统还包括第一连通管总成(51)，所述前置处理总成(10)与所述后置处理总成(30)间隔布置并通过所述第一连通管总成(51)连通。
5.根据权利要求4所述的后处理系统，其特征在于，所述后处理系统还包括第二连通管总成(53)，所述管路混合器(11)与所述前置SCR单元(13)通过所述第二连通管总成(53)连通。
6.根据权利要求5所述的后处理系统，其特征在于，所述第一连通管总成(51)及所述第二连通管总成(53)中至少一者为复合波纹管总成，所述复合波纹管总成包括外部波纹管及内部伸缩软管，所述内部伸缩软管套设于所述外部波纹管内，并在自身内部形成供所述排气流过的连通流道。
7.根据权利要求1-6任一项所述的后处理系统，其特征在于，所述前置SCR单元(13)在其SCR载体的尾端涂覆有ASC。
8.根据权利要求1-6任一项所述的后处理系统，其特征在于，所述DOC单元(31)、所述DPF单元(33)、所述导流混合单元(35)以及所述后置SCR单元(37)在所述排气方向上顺次串联连通，所述DPF单元(33)可拆卸地安装于所述DOC单元(31)与所述导流混合单元(35)之间。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-8任一项所述的后处理系统。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括发动机舱、驾驶室以及底盘，所述前置处理总成(10)安装于所述发动机舱内或所述驾驶室的下部，所述后置处理总成(30)安装于所述底盘。
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| CN116498421A true CN116498421A (zh) | 2023-07-28 |
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2023
- 2023-05-19 CN CN202310571848.9A patent/CN116498421A/zh active Pending
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